MARCELO RODRIGUES DOS REIS
INDICADORES MICROBIOLÓGICOS DA QUALIDADE DO SOLO E NUTRIÇÃO MINERAL DE PLANTAS DE CANA-DE-AÇÚCAR APÓS
APLICAÇÃO DE HERBICIDAS
Dissertação apresentada à Universidade Federal de Viçosa, como parte das exigências do Programa de Pós-Graduação em Fitotecnia, para obtenção do título de Magister Scientiae.
VIÇOSA
Ficha catalográfica preparada pela Seção de Catalogação e Classificação da Biblioteca Central da UFV
T
Reis, Marcelo Rodrigues dos, 1979-
R375i Indicadores microbiológicos da qualidade do solo e 2007 nutrição mineral de plantas de cana-de-açúcar após aplicação de herbicidas / Marcelo Rodrigues dos Reis.
– Viçosa, MG, 2007. x, 60f. : il. ; 29cm.
Orientador: Antonio Alberto da Silva.
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Viçosa.
Inclui bibliografia.
1. Biologia do solo. 2. Microorganismos do solo.
3. Herbicidas - Aspectos ambientais. 4. Impacto ambiental. 5. Ervas daninhas - Controle. 6. Cana-de-açúcar - - Nutrição. 7. Plantas - Efeito dos herbicidas. I. Universi- dade Federal de Viçosa. II.Título.
MARCELO RODRIGUES DOS REIS
INDICADORES MICROBIOLÓGICOS DA QUALIDADE DO SOLO E NUTRIÇÃO MINERAL DE PLANTAS DE CANA-DE-AÇÚCAR APÓS
APLICAÇÃO DE HERBICIDAS
Dissertação apresentada à Universidade Federal de Viçosa, como parte das exigências do Programa de Pós-Graduação em Fitotecnia, para obtenção do título de Magister Scientiae.
APROVADA: 16 de março de 2007.
________________________________ ________________________________ Prof. Maurício Dutra Costa Prof. Francisco Affonso Ferreira
(Co-Orientador) (Co-Orientador)
________________________________ ________________________________ Prof. José Barbosa dos Santos Prof. Tocio Sediyama
________________________________ Prof. Antonio Alberto da Silva
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AGRADECIMENTOS
A Deus, pela vida, saúde e força para conclusão de mais uma etapa.
Aos meus pais, Valter Pires dos Reis e Helena Aparecida Rodrigues dos Reis, pelo apoio incondicional e dedicação durante toda a minha vida. Sempre apontando os melhores caminhos, por mais que pareçam inatingíveis.
À minha irmã Cláudia e às minhas sobrinhas Giovana e Natália, pelo apoio, carinho e alegria.
A todos os familiares e os amigos conterrâneos, pelo carinho, incentivo, amizade e pelas palavras de conforto nos momentos difíceis.
Às Irmãs do Instituto Francisco Savério Petanha, pelo carinho, pela dedicação, amizade, formação − moral e profissional, e também pela convivência agradável do Maternal ao Curso Técnico.
À Universidade Federal de Viçosa e ao Departamento de Fitotecnia, pela oportunidade ímpar concedida para a realização desse curso.
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico − CNPq, pela concessão da bolsa de estudo.
Ao Prof. Antonio Alberto da Silva, pela amizade, confiança, compreensão, dedicação, orientação e apoio, sempre aperfeiçoando esse trabalho.
Ao Prof. Maurício Dutra Costa, pela co-orientação, amizade, confiança e sugestões imprescindíveis para a execução e conclusão desse trabalho.
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disponibilidade de tempo e amizade. Pelas sugestões e críticas que muito contribuíram para a qualidade final desse trabalho.
Aos amigos do Laboratório de Herbicida no Solo Amanda Guimarães, Cíntia Fialho, Edson dos Santos, Evander Alves, Marco Antônio e Rodrigo Ferreira, pela amizade inestimável, pelos momentos alegres proporcionados e pelo imprescindível auxílio na execução desse trabalho.
A todos os amigos integrantes da Equipe Planta Daninha desta Universidade, pela brilhante convivência, os quais direta ou indiretamente contribuíram para a realização desse trabalho.
Aos prezados amigos Ricardo Werlang e Rafael Vivian, pela amizade, confiança e grande contribuição para minha formação profissional.
Aos colegas e amigos do Curso de Pós-Graduação em Fitotecnia, pelas conversas diárias e pelo entretenimento. Em especial, às amigas Alessandra Belo Camila Khouri, Izabella Martins, Paula Acácia e Zoraia Barros, pela preocupação e palavras de conforto no momento mais difícil.
À coordenação do Curso de Pós-Graduação em Fitotecnia, pelo apoio administrativo. Em especial, à secretária e amiga Mara Rodrigues, pela amizade e força no momento mais difícil.
Aos colegas e amigos do Laboratório de Associações Micorrízicas, pela recepção e excelente convívio durante a execução desse trabalho. Em especial, ao amigo André Marcos Massenssini, pela amizade, idéias, apoio e ajuda inquestionável nas análises microbiológicas realizadas.
Aos grandes e eternos amigos de República Daniel Falkoski, Flávio Lemes, Júlio Martins, Weyllison Moura e Carlos Henrique, pela excelente convivência e divergências de idéias, as quais direta ou indiretamente proporcionaram-me maior bagagem de vida. Pelo companheirismo e apoio nos momentos fáceis e difíceis, alegres e tristes.
iv BIOGRAFIA
MARCELO RODRIGUES DOS REIS, filho de Valter Pires dos Reis e Helena Aparecida Rodrigues dos Reis, nasceu na cidade de Araguari, Minas Gerais, em 11 de setembro de 1979.
Em dezembro de 1997, formou-se em Técnico em Química pelo Instituto Francisco Savério Petanha, Araguari, Minas Gerais, Brasil.
Em janeiro de 2005, graduou-se em Engenharia Agronômica pela Universidade Federal de Viçosa, Minas Gerais, Brasil.
v SUMÁRIO
RESUMO ...vii
ABSTRACT...ix
1. INTRODUÇÃO GERAL ...1
2. LITERATURA CITADA ...4
3. AÇÃO DE HERBICIDAS SOBRE MICRORGANISMOS SOLUBILIZADORES DE FOSFATO INORGÂNICO DE SOLO RIZOSFÉRICO DE CANA-DE-AÇÚCAR 6 3.1. RESUMO ...6
3.2. INTRODUÇÃO ...7
3.3. MATERIAL E MÉTODOS ...10
3.4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ...13
3.5. LITERATURA CITADA...16
4. ATIVIDADE MICROBIANA EM SOLO CULTIVADO COM CANA-DE-AÇÚCAR APÓS APLICAÇÃO DE HERBICIDAS...24
4.1. RESUMO ...24
4.2. INTRODUÇÃO ...25
4.3. MATERIAL E MÉTODOS ...27
4.4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ...30
vi
5. DINÂMICA DE NUTRIENTES EM TECIDOS FOLIARES DE
CANA-DE-AÇÚCAR APÓS APLICAÇÃO DE HERBICIDAS...42
5.1. RESUMO ...42
5.2. INTRODUÇÃO ...43
5.3. MATERIAL E MÉTODOS ...45
5.4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ...46
5.5. LITERATURA CITADA...50
vii RESUMO
REIS, Marcelo Rodrigues dos, M. Sc., Universidade Federal de Viçosa, março de 2007. Indicadores microbiológicos da qualidade do solo e nutrição mineral de plantas de cana-de-açúcar após aplicação de herbicidas. Orientador: Antonio Alberto da Silva. Co-Orientadores: Maurício Dutra Costa, Francisco Affonso Ferreira e Paulo Roberto Cecon.
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ix
ABSTRACT
REIS, Marcelo Rodrigues dos, M. Sc., Universidade Federal de Viçosa, March, 2007. Microbiological indicators for soil quality and mineral nutrition of the sugar-cane plants after herbicide application. Adviser: Antonio Alberto da Silva. Co-Advisers: Maurício Dutra Costa, Francisco Affonso Ferreira and Paulo Roberto Cecon.
The objective of this work was to evaluate the impact of the herbicides ametryn and trifloxysulfuron-sodium, singly or combined, and 2,4-D, on the soil microrganisms and the mineral nutrition of the sugar-cane plants. In the first trial, it was evaluated the activity of inorganic phosphate-solubilizing microorganisms and the numbers of fungi and bacteria in the rhizosphere of sugar cane and, in the second, the respiratory rate, microbial biomass, metabolic quotient, and total C-CO2 evolved
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1. INTRODUÇÃO GERAL
O Brasil detém posição privilegiada na produção de alimentos, fibras e, principalmente, agroenergia, em razão da grande extensão territorial, com cerca de 90 milhões de hectares agricultáveis, e das condições climáticas favoráveis a culturas importantes na alimentação e na produção de energia renovável.
No Brasil, a produção da agroenergia destaca-se em função do biodiesel, produzido a partir de vegetais como soja (Glicine max L.), mamona (Ricinus communis L.) e dendê (Elaeis guineensis), e do biocombustível etanol, oriundo da fermentação da sacarose produzida pela cana-de-açúcar (Saccharum spp.) (EMBRAPA, 2006). Do ponto de vista econômico, energético e ambiental, a cana-de-açúcar é a melhor alternativa para a produção do etanol no Brasil (Andreoli & Souza, 2006).
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Ressalta-se que essa possível ampliação de área cultivada com cana-de-açúcar acarretará maior demanda por agrotóxicos, que, na agricultura moderna, são essenciais no manejo integrado de doenças, pragas e plantas daninhas. Mais de 128 mil toneladas de agrotóxicos foram utilizadas no Brasil somente no ano de 2005, e os herbicidas representaram 59,89% desse total, perfazendo quase 77 mil toneladas (SINDAG, 2007). Apenas no manejo de plantas daninhas da cultura da cana-de-açúcar, estima-se que nove mil toneladas de herbicidas foram utilizadas na safra 2004/05, sendo a cana-de-açúcar a segunda cultura em consumo desses produtos no Brasil (Procópio et al., 2003; Nunes Jr. et al., 2005; Silva & Silva, 2007).
No Brasil, pouco se discute sobre os impactos ambientais dos cultivos de extensas áreas com a cana-de-açúcar e das etapas de processamento de obtenção de etanol. Os impactos ambientais da monocultura extensiva e da utilização intensiva de fertilizantes e de agrotóxicos sobre o uso da água e os ecossistemas edáficos e aquáticos são questionados pela comunidade científica, embora com pouco aporte de resultados conclusivos.
De modo geral, segundo Bunemann (2006), os herbicidas pouco afetam os organismos do solo. No entanto, tem sido amplamente relatado que esses produtos podem desequilibrar os ecossistemas edáficos e aquáticos e, ainda, exercer efeitos diretos e indiretos no crescimento e desenvolvimento das plantas cultivadas (Dissanayake et al., 1998; Tótola et al., 2002; Das et al., 2003; Rizzardi, 2003). Geralmente, os efeitos dos herbicidas na cultura − como alteração na absorção de nutrientes, sintomas de intoxicação e desregulação dos mecanismos de defesa da planta a determinados fitopatógenos − não são perceptíveis ou não são amplamente considerados (Rizzardi, 2003), sendo relatados somente em poucos trabalhos (Feng et al., 2005; Anderson & Kolmer, 2005; Tuffi Santos, 2007).
Para investigação dos efeitos adversos dos agrotóxicos nos ecossistemas edáficos são utilizados indicadores, os quais podem ser de natureza química (concentrações de nutrientes, pH do solo entre outros), física (a exemplo, a densidade e agregação do solo) e biológica (como, a biodiversidade do solo e as atividades enzimáticas). Cabe destacar que os indicadores de natureza biológica relacionados ao ciclo biogeoquímico dos elementos (C, N, P e S), como biomassa microbiana, evolução de CO2 e atividades de populações microbianas específicas do solo, são
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exista padronização dos métodos utilizados na avaliação desses atributos (Tótola et al., 2002; Gil-Stores et al., 2005).
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2. LITERATURA CITADA
ANDERSON, J. A.; KOLMER, J. A. Rust control in glyphosate tolerant wheat following application of the herbicide glyphosate. Plant Dis., v. 89, p. 1136-1142, 2005.
ANDREOLI, C.; DE SOUZA, S. P. Cana-de-açúcar: A melhor alternativa para conversão da energia solar e fóssil em etanol. Economia e Energia - e & e, n. 59, p. 27-33, 2006.
BUNEMANN, E.K.; SCHWENKE, G.D.; VAN ZWIETEN, L. Impact of agricultural inputs on soil organisms − a review. Australian Journal of Soil Research, v. 44, n. 4, p. 379-406, 2006.
COLOMBO, S. Um desafio para o Brasil. Jornal da USP, v. 22, n. 784, p. 4-5, 2006.
DAS, A. C.; DEBNATH, A.; MUKHERJEE, D. Effect of the herbicides oxadiazon and oxyfluorfen on phosphates solubilizing microorganisms and their persistence in rice fields. Chemosphere, v. 53, p. 217–221, 2003.
DISSANAYAKE, N.D.; HOY, J.W.; GRIFFIN, J.L. Herbicides effects on sugarcane growth, pythium root rot, and Pythium arrhenomanes. Phytopatholgy, v. 88, n. 6, p. 530-534, 1998.
EMBRAPA − Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Disponível em: <http://www.embrapa.gov.br/noticias/artigos/folder.2006-01-2.0836234627/artigo. 2006-03-28.5134771600/mostra_artigo >. Acesso em: 10/02/2007.
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GIL-STORES, F.; TRASAR-CEPEDA, C.; LEIRÓS, M.C.; SEOANE, S. Different approaches to evaluating soil quality using biochemical properties. Soil Biology & Biochemistry, v. 37, p. 877-887, 2005.
HOLT, J.A.; MAYER, R.J. Changes in microbial biomass and protease activies of soil associated with long-term sugar cane monoculture. Biological and Fertility of Soils, v. 27, p.127-131, 1998.
MAGALHÃES, P.G. In: BARBIERI, J. 30 anos do Proálcool no centro do debate. Jornal da Unicamp. ed. 309, p. 11, 2005.
NUNES JR. et al. Indicadores agrícolas do setor sucroalcooleiro. Ed. Grupo IDEA, 2005. 111p.
PROCÓPIO, S.O. et al. Manejo de plantas daninhas na cultura da cana-de- açúcar. Viçosa, MG: Universidade Federal de Viçosa, p.150, 2003.
RIZZARDI, M.A.et al. Ação de herbicidas sobre mecanismos de defesa das plantas aos patógenos. Ciência Rural, v. 33, n. 5, p. 957-965, 2003.
SILVA, A.A.; SILVA, J.F. (Editores). Tópicos em manejo de plantas daninhas. Viçosa, MG. Ed. UFV, 2007. 367p.
SINDAG – Sindicato Nacional da Indústria de Produtos para Defesa Agrícola . Disponível em: <http://www.sindag.com.br/upload/compimp0105.xls>. Acesso em: 10/02/2007.
TÓTOLA, M.R.; CHAER, G.M. Microrganismos e processos microbiológicos como indicadores da qualidade dos solos. In:VENEGAS, V.H.A., SCHAEFER, C.E.G.R., BARROS, N.F., MELLO, J.W.V., COSTA, L.M. (Eds.). Tópicos em Ciência do Solo. v. II (2002) – Viçosa: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, p. 195-276, 2002.
6
3. AÇÃO DE HERBICIDAS SOBRE MICRORGANISMOS SOLUBILIZADORES DE FOSFATO INORGÂNICO DE SOLO
RIZOSFÉRICO DE CANA-DE-AÇÚCAR
3.1. RESUMO
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provocaram redução na densidade populacional fúngica do solo somente aos 15 DAA. O trifloxysulfuron-sodium e o 2,4-D favoreceram as maiores atividades de solubilização de fosfato inorgânico aos 15, 30 e 45 DAA e aos 15 e 30 DAA, respectivamente, sem, no entanto, afetar a biomassa microbiana do solo. Maior solubilização relativa de fosfato inorgânico foi observada em amostras de solos tratados com a mistura ametryn+trifloxysulfuron-sodium, indicando alterações no sistema solo. Evidenciou-se neste trabalho que a aplicação dos herbicidas na parte aérea de plantas de cana-de-açúcar afeta o número de microrganismos e a atividade de solubilização de fosfato na rizosfera.
Palavras-chave:bactérias, fungos, ametryn, trifloxysulfuron-sodium, 2,4-D.
3.2. INTRODUÇÃO
A utilização de grandes áreas e quantidades expressivas de insumos agrícolas pode afetar a qualidade ou a saúde do solo, sendo práticas questionadas pela comunidade científica quanto à sustentabilidade dos agroecossistemas.
Os termos qualidade e saúde do solo equivalem-se e relacionam-se com as propriedades biológicas, físicas e químicas do solo, essenciais para manter a produtividade agrícola a longo prazo, e com o mínimo de impacto negativo possível (Arias, 2005; Tótola et al., 2002). Algumas propriedades biológicas do solo − enfatizando as de natureza microbiológica − têm sido propostas como mais sensíveis a mudanças quando os solos são submetidos a diferentes tipos de manejo e, portanto, seriam mais adequadas como indicadores de qualidade do solo (Pankhurst & Doube, 1997; Tótola et al., 2002). Segundo Bottomley (2005), os microrganismos do solo influenciam diretamente a fertilidade e a produtividade vegetal por meio da ciclagem de nutrientes, supressão de fitopatógenos, produção de fitormônios e, ainda, da capacidade de metabolização de agrotóxicos. Também, Das (2003) e Tótola et al. (2002) enfatizaram que as atividades dos microrganismos estão envolvidas no ciclo biogeoquímico, visto que influenciam diretamente a disponibilidade dos nutrientes e elucidam melhor as mudanças do funcionamento do ecossistema solo.
8
de vida, por ser constituinte de importantes biomoléculas, como DNA, ATP e fosfolipídios (Novais & Smith, 1999).
A dinâmica do P em solos é complexa devido à ocorrência do fenômeno de retenção de P, isto é, a transformação de P-lábil para P não-lábil, decorrente da adsorção deste nutriente nos oxidróxidos de Fe e Al. A retenção de P também se dá pela sua precipitação com Fe e Al em solos ácidos e com Ca em solos alcalinos. Dessa forma, a disponibilidade de P na solução do solo e a eficiência da adubação fosfatada são reduzidas em solos tropicais, que geralmente apresentam altos teores de oxidróxidos de Fe e Al e alta atividade de Al3+ na solução do solo (Novais & Smith, 1999). Para redisponibilização do P precipitado (P-Fe, P-Al e P-Ca), ocorre de forma natural a acidificação da rizosfera com a liberação de prótons pela planta e de ácidos orgânicos por microrganismos, sendo estes denominados de microrganismos solubilizadores de fosfato inorgânico (MSFI) (Novais & Smith, 1999; Rodriguez & Fraga, 1999).
Os MSFI são responsáveis pela liberação de ácidos orgânicos como o glucônico, cítrico, glutâmico, oxálico, lático, fumárico, tartárico e succínico, os quais atuam como fonte de prótons e agentes quelantes dos íons Ca, Al e Fe, favorecendo a solubilização do fosfato inorgânico do solo (Rodriguez & Fraga, 1999). Os MSFI constituem cerca de 5 a 10% da microbiota total dos solos e são encontrados na maioria destes. A diversidade e as populações dos MSFI são consideravelmente superiores em solos circunvizinhos às raízes das plantas, ou seja, solos rizosféricos (Nahas, 1994; Nautiyal, 1999).
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Em países como Rússia e Argentina, os respectivos inoculantes Phosphobacterin® e Phospho-bacteria® são empregados em cultivos agrícolas, por promoverem maior disponibilização de P na solução do solo, crescimento de plantas e maiores produtividades, com a possível utilização de fosfatos naturais e redução de adubações fosfatadas (Mullen, 2005). Investigando os benefícios da utilização de Phosphobacterin+75% da dose de adubação fosfatada recomendada para a cultura de cana-de-açúcar em solos indianos, Sundara et al. (2002) verificaram aumento de 12,16% na produtividade e maior qualidade comercial do caldo de cana. Estudo realizado por Rosas et al. (2006) indicou que a dupla inoculação com bactérias fixadoras de nitrogênio (Bradyrhizobium japonicum) e solubilizadoras de fosfato inorgânico (Pseudomonas putida) em plantios de soja aumentou o número e a massa seca dos nódulos radiculares, demonstrando a possível influência dos MSFI na interação leguminosa-rizóbio. No entanto, alguns agrotóxicos empregados no manejo fitossanitário de cultivos agrícolas podem interferir na dinâmica populacional e atividade dos MSFI (Congregado et al., 1979; Selvamani & Sandkke, 1993; Das & Mukherjee, 1998; Debnath, 2002; López et al., 2002; Das, 2003).
O 2,4-D é um dos mais antigos e ainda um dos mais importantes herbicidas no manejo de plantas daninhas no mundo, sendo ainda extensivamente utilizado na cultura de cana-de-açúcar para controle de dicotiledôneas. Entretanto, apresenta alta periculosidade para o homem e o ambiente. (Thill, 2003; Rodrigues &Almeida, 2005). Dentre outros herbicidas recomendados para a cana-de-açúcar, destaca-se o ametryn. Este é um dos herbicidas mais empregados para controle de plantas daninhas monocotiledôneas na cana, com baixa toxicidade para animais e humanos. Desde o ano de 2001, esse herbicida vem sendo usado em mistura comercial com trifloxysulfuron-sodium no controle de gramíneas, dicotiledôneas e ciperáceas em canaviais brasileiros, sendo seu comportamento no ambiente pouco relatado (Rodrigues & Almeida, 2005; SYNGENTA, 2006).
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evidenciando possíveis impactos da aplicação de herbicidas sob a dinâmica dos MSFI do solo.
Em face do exposto, neste trabalho objetivou-se avaliar o impacto dos herbicidas ametryn e trifloxysulfuron-sodium, isolados e em mistura, e também do 2,4-D na atividade e dinâmica populacional dos microrganismos solubilizadores de fosfato inorgânico (MSFI) e totais de solo rizosférico da cultura de cana-de-açúcar.
3.3. MATERIAL E MÉTODOS
O experimento foi conduzido em casa de vegetação pertencente ao Departamento de Fitotecnia da Universidade Federal de Viçosa-UFV, e no Laboratório de Associações Micorrízicas do Departamento de Microbiologia/BIOAGRO/UFV, Viçosa, MG.
O substrato utilizado foi o Latossolo Vermelho-Amarelo, extraído do horizonte B do perfil do solo de área sem histórico de aplicação de agrotóxicos. Para cultivo da cana-de-açúcar utilizaram-se vasos de PVC de coloração preta, preenchidos com 10 L de substrato, com o interior revestido por filme de polietileno. O substrato foi corrigido com calcário dolomítico (0,15 g dm-3) e adubado com os fertilizantes: sulfato de amônio (0,09 g dm-3 de N), superfosfato simples (1,8 g dm-3 de P2O5) e cloreto de potássio (0,34 g dm-3 de K2O). Posteriormente à correção e
adubação, o substrato foi analisado física e quimicamente (Tabela 1). O material propagativo de cana-de-açúcar constituiu-se de fragmentos de colmos (tolete contendo uma gema) da variedade RB867515, sendo plantados dois toletes por vaso. Foram também realizadas adubações de cobertura com 100 mL de solução nutritiva contendo: adubo Ouro Verde®, N e K2O nas concentrações de 10, 8 e 23,2 g L-1,
respectivamente, aos 49 e 64 dias após o plantio.
As unidades experimentais foram representadas pelo sistema solo-cana. Utilizou-se o delineamento inteiramente casualizado em esquema de parcelas subdivididas; nas parcelas avaliaram-se os efeitos dos herbicidas e, nas subparcelas, o efeito do tempo após a aplicação dos herbicidas, com quatro repetições.
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concentrações equivalentes às doses de 1,30; 1,00; 0,0225 e 1,463+0,0375 kg ha-1, respectivamente. Na aspersão das soluções herbicidas foi utilizado equipamento de aplicação de alta precisão, pressurizado com CO2 e equipado com pontas TT 11002,
calibrado previamente para aplicação de 150 L ha-1 de calda.
Aos 15, 30, 45 e 60 dias após a aplicação (DAA) das soluções herbicidas, amostras de solos rizosférico e rizosférico foram coletadas. A coleta do solo não-rizosférico foi realizada nas unidades experimentais sem presença de plantas. Para a coleta do solo rizosférico, retirou-se a planta+solo e agitou-se de modo que permanecesse somente o solo firmemente aderido às raízes (solo rizosférico), em seguida, agitou-se novamente a fim de coletá-lo. As amostras foram imediatamente analisadas, estimando a densidade populacional de bactérias e fungos, a atividade potencial de solubilização de fosfato inorgânico e o carbono da biomassa microbiana do solo. A umidade atual do solo foi determinada, para posterior conversão dos dados obtidos em base solo seco.
Para estimativa de densidade populacional de microrganismos do solo, adotou-se o método de contagem de células viáveis em placas. Para isso, pesaram-se 10 g de solo e transferiram-se para garrafas de diluição contendo 90 mL de solução salina estéril (0,85% de NaCl). A suspensão de solo foi constantemente agitada manualmente por 1 minuto. Desse modo, obteve-se a diluição 10-1, e para obtenção das diluições 10-2, transferiu-se 1 mL da diluição anterior para tubo de ensaio contendo 9 mL de solução salina estéril (0,85% de NaCl) e, sucessivamente, para as diluições 10-3, 10-4 e 10-5. Em seguida, realizou-se a inoculação das diluições em placas de Petri, seguida de incubação por sete dias a 27 ºC.
Nos meios de cultura utilizados para crescimento seletivo de fungos e de bactérias, adicionaram-se 50 mL da solução estéril de KHPO4 (100 g L-1) e 100 mL
da solução estéril de CaCl2 (100 g L-1) para formação de fosfato inorgânico insolúvel
(CaHPO4) de coloração branco leitosa, permitindo a contagem dos microrganismos
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Para contagem de células bacterianas, utilizaram-se placas de Petri contendo 20 mL de meio de cultura Glicose-Extrato de Levedura (GEL), pH 5,60, composto pelos seguintes reagentes (g L-1): glicose,10,00; extrato de levedura, 2,00; ágar, 15,00 e cicloeximida, 0,02. Em condições assépticas, as placas de Petri foram inoculadas com alíquotas de 0,1 mL das diluições 10-3, 10-4 e 10-5, incubadas por sete dias a 27 ºC, procedendo-se contagens diárias do número de unidades formadoras de colônia (UFC).
Na contagem da população fúngica, foi utilizado o meio de cultura Martin, pH 5,60, composto pelos seguintes ingredientes (g L-1): glicose, 10,00; peptona, 5,00; KH2PO4 ,1,00; MgSO4, 0,50; Rosa Bengala, 0,03; ágar, 15,00; e estreptomicina, 0,02
(Martin, 1950). As diluições utilizadas para o plaqueamento foram 10-2, 10-3 e 10-4, para contagem de células fúngicas. A incubação e a contagem das colônias fúngicas foram feitas da mesma forma já descrita para a contagem de células bacterianas.
Para estimativa do potencial da atividade solubilizadora de fosfato inorgânico em meio líquido, transferiu-se 1 g de solo das amostras de cada repetição para tubo de ensaio com meio líquido NBRI, pH 6,8-7,0, contendo (g L-1): glicose, 10; Ca3(PO4)2, 5; MgCl2.6H2O, 0,5; MgSO4.7H2O, 0,25; KCl, 0,2; e (NH4)2SO4, 0,1
(Nautyal, 1999). Após incubação por 15 dias a 27 ºC, a fase líquida foi submetida à centrifugação a 8.000 rpm por 20 min. No sobrenadante, determinou-se a quantidade de P inorgânico pelo método colorimétrico da vitamina C modificado, no comprimento de onda de 725 nm (Braga & De Fellipo, 1974).
Desenvolveu-se o quociente para avaliação da eficiência da atividade de solubilização de fosfato inorgânico, o qual indica a quantidade de P inorgânico liberada por unidade de biomassa microbiana do solo, denominado de solubilização relativa de fosfato inorgânico. Para a determinação da biomassa microbiana, utilizou-se o método descrito por Vance et al. (1987), modificado por Islam & Weil (1998), no qual a fumigação do solo com clorofórmio foi substituída pela irradiação de microondas.
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submetidos ao teste de identidade de modelos (Regazzi, 1993), comparando dois a dois, com modelo testemunha (solo rizosférico sem aplicação de herbicidas).
3.4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
As densidades populacionais bacterianas e fúngicas do solo rizosférico (SR) sem aplicação de herbicidas foram superiores às observadas no solo não-rizosférico (SNR), sendo esse fenômeno conhecido como efeito rizosférico (Tabela 2). O efeito rizosférico relaciona-se com exsudação radicular de compostos orgânicos, a exemplo de aminoácidos, ácidos orgânicos, açúcares e vários outros metabólitos secundários, que representam de 5 a 21% do total do carbono fixado fotossinteticamente pela planta. Esses exsudatos são considerados fonte de energia e nutrientes, que proporcionam maior metabolismo e crescimento de microrganismos (Walker, 2003; Marschner, 1995).
Quanto ao efeito dos herbicidas sobre a microbiota do solo, o 2,4-D reduziu a densidade populacional bacteriana em todas as épocas de avaliação (15, 30, 45 e 60 DAA), demonstrando capacidade de intoxicar as bactérias do solo (Tabela 2). Segundo Thill (2003), o 2,4-D interfere na RNA-polimerase de vegetais, com conseqüentes alterações no metabolismo dos ácidos nucléicos e das proteínas. No entanto, o mecanismo de inibição das populações bacterianas do solo é desconhecido.
Após 30 DAA, a mistura comercial ametryn+trifloxysulfuron-sodium causou redução na densidade populacional de bactérias do solo em relação ao ametryn e trifloxysulfuron-sodium isolados (Tabela 2). Além do efeito tóxico dos herbicidas de modo isolado à população bacteriana do solo, pode ocorrer também o efeito sinérgico da mistura ou a ação tóxica de alguns aditivos nas formulações comerciais, como: surfatantes, solventes e agentes molhantes. Santos et al. (2004) verificaram efeitos distintos de formulações comerciais de glyphosate sobre estirpes de bactérias fixadoras de nitrogênio da soja, sugerindo serem decorrentes da ação dos diferentes aditivos nas formulações dos herbicidas.
14
solo, também aos 15 DAA (Tabela 2). Os fungos do solo mostraram-se, de modo geral, sensíveis a maiores concentrações dos herbicidas no solo. Provavelmente, esses herbicidas exerceram pressão de seleção sob a população fúngica do solo nos primeiros dias, diminuindo a competição entre si e remanescendo subpopulações fúngicas tolerantes ou resistentes aos herbicidas. Aos 30, 45 e 60 DAA, observou-se o restabelecimento da densidade populacional fúngica do solo, ou pelo ajuste metabólico das subpopulações afetadas pelos herbicidas ou pelo menor efeito das concentrações residuais dos herbicidas no solo.
Analisando o efeito dos herbicidas em cada época de avaliação (DAA), verificou-se que o herbicida 2,4-D e o trifloxysulfuron-sodium favoreceram maiores atividades de solubilização de fosfato inorgânico aos 15 e 30 DAA e aos 15, 30 e 45 DAA, respectivamente (Tabela 3), porém não afetaram a biomassa microbiana do solo (dados não mostrados). De acordo com Moorman (1989), os agrotóxicos pouco afetam a biomassa microbiana do solo, mas as populações e atividades de determinados grupos funcionais são bastante afetadas.
Em razão da dose de trifloxysulfuron-sodium (22,5 g ha-1) e de seu efeito na atividade dos MSFI, a ação bioestimulante do herbicida e a alteração do padrão de exsudação radicular das plantas após a aplicação dos herbicidas são sugeridas como mecanismo de aumento da solubilização de fosfato. Essa dose do trifloxysulfuron-sodium é insuficiente para promover o crescimento e/ou disponibilizar C e energia para atividade dos microrganismos. Em estudos de fisiologia vegetal, Liz et al. (2004) sugerem que a alteração do padrão de exsudação radicular da planta na presença de herbicidas em sua rizosfera visa à estimulação dos microrganismos degradadores desses compostos. Esses mesmos autores constataram aumento na diversidade e quantidade de microrganismos degradadores de 2,4-D na rizosfera de Trifolium pratense após 25 dias da aplicação do 2,4-D.
Aos 60 DAA, os tratamentos equivaleram-se entre si quanto à atividade de solubilização de fosfato inorgânico em solo rizosférico (Tabela 3), indicando que, provavelmente, as concentrações residuais dos herbicidas pouco afetaram a atividade dos microrganismos do solo.
15
respectivamente. Aos 15 e 60 DAA, não se observou diferença na solubilização relativa de fosfato inorgânico entre os tratamentos (Tabela 3).
Analisando o efeito tempo (DAA) na liberação de P pelos MSFI, os dados da atividade de solubilização e da solubilização relativa de fosfato inorgânico de todos os tratamentos se ajustaram aos modelos lineares de segunda ordem, isto é, com efeito quadrático (Figura 1).
Observou-se que o trifloxysulfuron-sodium estimulou a atividade dos MSFI (valor-p = 0,049) em todo o período de avaliação, com atividade máxima aos 53,92 DAA, obtida pela função da derivada primeira da equação ajustada para liberação de fosfato inorgânico (Figura 1). Em estudos avaliando o efeito dos herbicidas oxadiazon e oxyfluorfen em MSFI, embora os fatores quantitativos não tenham sido analisados por regressão, verificou-se que a atividade máxima de liberação de P se encontra na faixa de 30-60 DAA (Das et al., 2003). Comportamento semelhante foi observado por Debnath et al. (2002) em resultados obtidos avaliando o impacto dos herbicidas butachlor e basalin na solubilização de fosfato inorgânico.
Para os modelos ajustados dos tratamentos ametryn, ametryn+trifloxysulfuron-sodium, 2,4-D em solo rizosféricos e não aplicação de herbicidas em solos não-rizosférico, não se observaram diferenças em relação à testemunha, e ambos os modelos foram agrupados em uma única equação comum e com máxima solubilização aos 53,61 DAA (valor-p < 0,001) (Figura 1).
Contrariamente aos resultados obtidos na análise do efeito tempo na liberação de P, a mistura ametryn+trilfoxysulfuron-sodium apresentou-se mais impactante ao se analisar o efeito tempo na solubilização de P relativa (Figura 2). A maior liberação de P pode estar relacionada à acidificação do solo em razão da maior produção de CO2 em solos tratados com herbicidas. Condições ácidas favorecem a
solubilização de fosfatos insolúveis em água. Observou-se que a mistura ametryn+trifloxysulfuron-sodium propiciou maior produção de CO2 pelo solo dentre
os herbicidas estudados (dados não mostrados). Taiwo & Oso (1997) verificaram que o atrazine provocou redução de quase uma unidade de pH no solo e, conseqüentemente, houve acréscimo de quase 5 ppm de Pi na solução do solo.
16
atividade dos MSFI até os 30 DAA , ao passo que o trifloxysulfuron-sodium estimulou essa atividade 54 dias da sua aplicação. A solubilização relativa de fósforo inorgânico pelos MSFI foi favorecida pela mistura ametryn+trifloxysulfuron-sodium, indicando alterações no sistema solo. Este trabalho evidenciou que a aplicação dos herbicidas na parte aérea de plantas de cana-de-açúcar afetou o número de microrganismos e a atividade de solubilização de fosfato na rizosfera.
3.5. LITERATURA CITADA
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19
Tabela 1 − Características físico-químicas do solo Latossolo Vermelho-Amarelo utilizado no experimento, após correção e adubação. Viçosa-MG, 2006
Análises realizadas nos Laboratórios de Análises Físicas e Químicas de Solo do Departamento de Solos da UFV.
Análise granulométrica (dag kg-1)
Argila Silte Areia fina Areia grossa Classe textural
36 5 10 49 Argilo-Arenosa
Análise Química
pH P K+ H+Al Al3+ Ca2+ Mg2+ T V m MO
H2O mg dm-3 cmolc dm-3 % dag kg-1
20
Tabela 2 − Densidade populacional de bactérias e fungos do solo obtidos a partir da contagem de células viáveis de amostras de solo não-rizosférico (SNRSH) e de solos tratados com ametryn (SRA), trifloxysulfuron-sodium (SRT), ametryn+trifloxysulfuron-sodium (SRA+T), 2,4-D (SR2,4-D) e sem herbicida (SRSH), aos 15, 30, 45 e 60 dias após aplicação dos herbicidas (DAA). Viçosa-MG, 2006
1/
Médias seguidas pela mesma letra na coluna e para cada grupo microbiano não diferem entre si pelo critério de Scott-Knott (P < 0,05).
DAA Tratamentos
15 30 45 60 Bactérias (log UFC g-1 de solo seco) – CV parcela (%)= 1,48
SNRSH 6,19 c 1/ 6,54 a 6,47 b 6,30 c
SRSH 6,51 a 6,60 a 6,68 a 6,66 a
SRA 6,35 b 6,47 a 6,23 c 6,50 b
SRT 6,54 a 6,45 a 6,62 a 6,49 b
SRA+T 6,59 a 6,37 b 6,26 c 6,37 c
SR2,4-D 6,32 b 6,32 c 5,98 d 6,37 c
Fungos (log UFC g-1 de solo seco) – CV parcela (%)= 2,08
SNRSH 4,41 d 4,96 b 5,24 a 4,20 c
SRSH 5,49 a 5,10 a 5,23 a 5,27 a
SRA 5,11 c 5,19 a 5,29 a 5,15 b
SRT 5,27 b 5,10 a 5,33 a 5,28 a
SRA+T 5,31 b 5,07 a 5,24 a 5,41 a
21
Tabela 3 − Quantidade de Pi liberado pela atividade de solubilização microbiológica de Ca3(PO4)2 e solubilização relativa de
Ca3(PO4)2 (quantidade de Pi liberado por unidade de carbono
da biomassa microbiana) a partir de amostras de solo não-rizosférico sem aplicação de herbicida (SNRSH) e de solos rizosféricos tratados com ametryn (SRA), trifloxysulfuron-sodium (SRT), ametryn+trifloxysulfuron-trifloxysulfuron-sodium (SRA+T), 2,4-D (SR2,4-D) e sem herbicida (SRSH), aos 15, 30, 45 e 60 dias após aplicação dos herbicidas (DAA). Viçosa-MG, 2006.
DAA Tratamentos
15 30 45 60
Solubilização de fosfato inorgânico (mg L-1) – CV parcela = 12,79%
SNRSH 36,61(85,83) b1/ 63,35 (76,52) c 81,89 (65,16) c 96,24 (77,71) b
SRSH 42,65 (100) b 82,78 (100) b 125,66 (100) b 123,83 (100) a
SRA 30,18 (70,76) b 104,10 (125,75) a 124,41 (99,00) b 133,33 (107,67) a
SRT 72,97 (171,09) a 120,55 (145,62) a 148,91 (118,50) a 143,36 (115,77) a
SRA+T 28,22 (66,16) b 113,08 (136,60) a 137,66 (109,54) a 126,33 (102,01) a
SR2,4-D 57,93 (135,89) a 98,68 (119,20) a 114,16 (90,84) b 119,11 (96,18) a
Solubilização relativa de fosfato inorgânico (µg Pi µg-1 CBM) –CV parcela = 30,51%
SNRSH 2,75 (147,05) a 4,39 (131,43) a 4,57 (107,78) b 3,99 (126,66) a SRSH 1,87
(100) a 3,34 (100) b 4,24 (100) b 3,15 (100) a
SRA 1,69 (90,37) a 4,45 (133,23) a 4,78 (112,73) b 4,11 (130,47) a SRT 2,88 (154,01) a 4,80 (143,71) a 5,06 (119,33) b 3,97 (126,03) a SRA+T 1,74 (93,04) a 5,60 (167,66) a 6,22 (146,69) a 4,27 (135,55) a SR2,4-D 2,66 (142,24) a 3,86 (115,56) b 3,60 (84,90) b 2,94 (93,33) a
( ) - Valores entre parênteses se referem à porcentagem em relação ao SRSH adotado como referência
22
Figura 1 − Quantidade de fósforo inorgânico (Pi) liberado da solubilização de Ca3(PO4)2 pelos microrganismos solubilizadores de fosfato do
solo das amostras de solos tratados com ametryn, trifloxysulfuron-sodium, ametryn + trifloxysulfuron-sodium, 2,4-D e sem herbicida, aos 15, 30, 45 e 60 dias após aplicação dos herbicidas (DAA). SR= solo rizosférico e SNR= solo não-rizosférico. ** - significativo (P<0,01). Viçosa-MG, 2006.
Tempo de após aplicação (d)
0 15 30 45 60
P i l ib er a do ( m g L -1 ) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 SR (trifloxysulfuron-sodium) SR (sem herbicida) SR (ametryn)
SR (ametryn+trifloxy.sodium) SR (2,4-D)
SNR (sem herbicida)
98 , 0 059 , 0 02 , 6 84 , 4
ˆ =− + ** − ** 2 2 =
R d d Y 81 , 0 055 , 0 96 , 5 39 , 37
23
Figura 2 − Solubilização relativa de Ca3(PO4)2 (quantidade de Pi liberada por
unidade de biomassa microbiana) estimada das amostras de solos tratados com ametryn, trifloxysulfuron-sodium, ametryn + trifloxysulfuron-sodium, 2,4-D e sem herbicida, decorrido 15, 30, 45 e 60 dias após aplicação dos herbicidas (DAA). SR= solo rizosférico e SNR= solo não-rizosférico. ** - significativo (P<0,01). Viçosa-MG, 2006.
Tempo após aplicação (d)
0 15 30 45 60
So l. r ela tiv a ( μ g P μ g
-1 CB
M) 0 1 2 3 4 5 6 7 SR (ametryn+trifloxy.-sodium) SR (sem herbicida)
SR (ametryn)
SR (trifloxysulfuron-sodium) SR (2,4-D)
SNR (sem herbicida)
99 , 0 006 , 0 53 , 0 84 , 4
ˆ=− + ** − ** 2 2 = R d d Y 72 , 0 003 , 0 24 , 0 631 , 0
24
4. ATIVIDADE MICROBIANA EM SOLO CULTIVADO COM CANA-DE-AÇÚCAR APÓS APLICAÇÃO DE HERBICIDAS
4.1. RESUMO
Objetivou-se neste trabalho avaliar o impacto de herbicidas na atividade respiratória da microbiota, na biomassa microbiana e no quociente metabólico em solo cultivado com plantas de cana-de-açúcar (var. RB867515). Para isso, utilizou-se o delineamento inteiramente casualizado no esquema de parcelas subdivididas, com quatro repetições. Nas parcelas, avaliou-se o efeito dos herbicidas e, nas subparcelas, o efeito tempo, expresso em dias após aplicação dos herbicidas (DAA). Os herbicidas utilizados foram: 2,4-D (1,30 kg ha-1), ametryn (1,00 kg ha-1), trifloxysulfuron-sodium (0,0225 kg ha-1) e a mistura ametryn+trifloxysulfuron-sodium (1,463+0,0375 kg ha-1
, respectivamente). Realizou-se a aspersão dos herbicidas, em pós-emergência, aos 60 dias após a brotação das gemas do material propagativo de cana-de-açúcar. Aos 15, 30, 45 e 60 DAA, amostras de solo rizosférico foram coletadas e imediatamente analisadas em relação às seguintes características microbiológicas: taxa respiratória (TR), carbono da biomassa microbiana (BM), quociente metabólico (qCO2) e acúmulo total de C-CO2 evoluído
2,4-25
D pouco influenciou na TR do solo. Maiores acúmulos de C-CO2 aos 60 DAA foram
verificados em solos que receberam aplicação de trifloxysulfuron-sodium, ametryn e da mistura de ambos os produtos. A BM do solo foi sensível à aplicação dos herbicidas, sendo reduzida aos 15 DAA e dos 15 aos 60 DAA pela presença do ametryn isolado ou em mistura, respectivamente. Esses tratamentos resultaram em maiores valores de, qCO2 aos 45 e 60 DAA, respectivamente, indicando efeito
negativo sobre o equilíbrio do solo. Evidenciou-se neste trabalho que a aplicação de herbicidas na parte aérea das plantas de cana-de-açúcar afeta a taxa respiratória, a biomassa microbiana e o quociente metabólico na rizosfera.
Palavras-chave: Saccharum spp., biomassa microbiana, quociente metabólico, ametryn, trifloxysulfuron-sodium, 2,4-D.
4.2. INTRODUÇÃO
No Brasil, o cultivo da cana-de-açúcar destaca-se como uma das mais antigas atividades agroeconômicas, sendo o açúcar e o álcool combustível os seus principais subprodutos. Atualmente, é considerada a cultura com maior percentual de crescimento de área cultivada, devido à demanda mundial por combustíveis ambientalmente corretos e ao seu potencial no mercado de créditos de carbono. Na safra de 2005/06, as lavouras canavieiras ocuparam quase seis milhões de hectares, com estimativa de duplicação da área plantada até o ano de 2030 (Magalhães, 2005). No entanto, a expansão de áreas agrícolas, associada a determinados tipos de manejo do solo e fitossanitário (como a aplicação de agrotóxicos), pode comprometer algumas propriedades biológicas do solo (Santos et al., 2005; Tuffi Santos et al., 2005; Vivian et al., 2006).
Algumas técnicas têm-se mostrado eficientes para a avaliação dos impactos dos cultivos agrícolas sobre o meio, a exemplo do emprego de indicadores microbiológicos para averiguação da qualidade do solo. Normalmente, pequenas alterações na qualidade do solo estão associadas com mudanças em suas propriedades microbiológicas, as quais apresentam alta sensibilidade a perturbações advindas do manejo (Pankhurst & Doube, 1997; Tótola et al., 2002).
26
metabólica dos macro e microrganismos (Doran & Parkin, 1994). A atividade desses organismos no solo é considerada um atributo positivo para a qualidade do solo e vem sendo usada como indicador por ser mais genérica e englobar a atividade de comunidades e consórcios presentes, apresentando melhor reprodutividade (Moorman, 1994; Schinner et al., 1996). Altas TRs do solo podem indicar tanto distúrbio ecológico (exemplo, aplicação de agrotóxicos) como alto nível de produtividade do ecossistema solo (Islam & Weil, 2000). A aplicação de agrotóxicos interfere positiva ou negativamente na atividade dos organismos do solo, fato que indica respectivamente a metabolização desses produtos pelos organismos e a capacidade de os agrotóxicos intoxicarem a biota do solo (Santos et al., 2005; Tuffi Santos et al., 2005; Vivian et al., 2006).
A biomassa microbiana do solo é considerada a parte viva da matéria orgânica do solo e inclui bactérias, actinomicetos, fungos, protozoários e algas. Em geral, as estimativas de biomassa são mais abrangentes, pois levam em consideração as populações microbianas cultiváveis e não-cultiváveis (Lin & Brookes, 1999). Representando a fração viva do solo, a BM está diretamente envolvida na degradação da matéria orgânica, na transformação e disponibilidade dos nutrientes e na degradação de agrotóxicos no solo (Angers et al., 1993; Moormam, 1994).
A degradação de agrotóxicos pela BM do solo é amplamente relatada na literatura; no entanto, parte da BM (organismos não adaptados) pode ser afetada pelos agrotóxicos. Desse ponto de vista, a BM destaca-se como importante indicador de qualidade do solo.
Outro indicador utilizado na avaliação de distúrbios no solo é o quociente metabólico (qCO2), que consiste na taxa respiratória por unidade de BM do solo.
Maiores valores de qCO2 sugerem condições desfavoráveis aos organismos do solo,
ao passo que menores valores indicam maior eficiência da BM na utilização dos recursos do ecossistema, ou seja, menos carbono (C) é perdido como CO2 e maior
proporção de C é incorporada nas células microbianas (Sakamoto & Obo, 1994). O qCO2 pode ser considerado o indicador mais adequado para avaliar o efeito das
27
Do total de herbicidas consumidos no Brasil, aproximadamente 20% (15 t) são utilizados na cultura da cana-de-açúcar (SINDAG, 2005). Dos herbicidas recomendados para essa cultura, destacam-se o 2,4-D e ametryn dentre os empregados em maiores quantidades.
O 2,4-D é utilizado no controle de plantas daninhas dicotiledôneas na cultura da cana-de-açúcar. É classificado como altamente tóxico a humanos e como produto perigoso ao ambiente (ANVISA, 2007). Seu efeito sobre a biota do solo foi relatado por Shaw & Burns (2004), os quais verificaram, por meio de técnicas moleculares, mudanças na composição de bactérias, com o surgimento e o desaparecimento de algumas espécies após a aplicação do produto.
Para controle de monocotiledôneas na cana-de-açúcar utiliza-se o ametryn, que é classificado como medianamente tóxico a humanos e como produto muito perigoso ao ambiente (ANVISA, 2007). Este herbicida, em mistura com o trifloxysulfuron-sodium, encontra-se disponível para controle de plantas daninhas mono e dicotiledôneas desde 2001; portanto, há poucas informações do comportamento dessa mistura no ambiente (SYNGENTA, 2006).
Considerando a expansão da área plantada com cana-de-açúcar, a alta quantidade de herbicidas utilizados e as poucas informações, no Brasil, a respeito do comportamento de herbicidas no ambiente, ressalta-se a importância da avaliação dos efeitos desses produtos sobre a qualidade do solo.
Neste trabalho, objetivou-se avaliar o impacto dos herbicidas ametryn e trifloxysulfuron-sodium, isolados e em mistura, e 2,4-D na atividade microbiana do solo, utilizando para isso os indicadores microbiológicos.
4.3. MATERIAL E MÉTODOS
O experimento foi conduzido em casa de vegetação pertencente ao Departamento de Fitotecnia da Universidade Federal de Viçosa - UFV, e as análises laboratoriais foram realizadas no Laboratório de Herbicida no Solo do Departamento de Fitotecnia/UFV, Viçosa, MG.
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O substrato foi corrigido com calcário dolomítico (0,15 g dm-3) e adubado com os fertilizantes: sulfato de amônio (0,09 g dm-3 de N), superfosfato simples (1,8 g dm-3 de P2O5) e cloreto de potássio (0,34 g dm-3 de K2O). Posteriormente à correção e
adubação, o substrato foi analisado física e quimicamente (Tabela 1). O material propagativo de cana-de-açúcar constituiu-se de fragmentos de colmos (tolete contendo uma gema) da variedade RB867515, sendo plantados dois toletes por vaso. Foram também realizadas adubações de cobertura com 100 mL de solução nutritiva contendo: adubo Ouro Verde® , N e K2O nas concentrações de 10, 8 e 23,2 g L-1,
respectivamente, aos 49 e 64 dias após o plantio.
Utilizou-se o delineamento inteiramente casualizado em esquema de parcelas subdivididas; nas parcelas avaliaram-se os efeitos dos herbicidas e, nas subparcelas, o efeito do tempo após a aplicação dos herbicidas, com quatro repetições.
Quando as plantas de cana-de-açúcar se encontravam com três a quatro folhas expandidas, as unidades experimentais foram aspergidas com solução dos herbicidas 2,4-D, ametryn, trifloxysulfuron-sodium e ametryn+trifloxysulfuron-sodium com concentrações equivalentes às doses de 1,30; 1,00; 0,0225 e 1,463+0,0375 kg ha-1, respectivamente. Na aspersão das soluções herbicidas foi utilizado equipamento de aplicação de alta precisão, pressurizado com CO2 e equipado com pontas TT 11002,
calibrado previamente para aplicação de 150 L ha-1 de calda.
Aos 15, 30, 45 e 60 dias após a aplicação das soluções herbicida (DAA), coletaram-se amostras de solos rizosférico e rizosférico. A coleta do solo não-rizosférico foi realizada nas unidades experimentais sem presença de plantas. Para a coleta do solo rizosférico, retirou-se a planta+solo e agitou-se de modo que permanecesse somente o solo firmemente aderido às raízes (solo rizosférico), em seguida, agitou-se novamente a fim de coletá-lo. Nessas amostras, estimaram-se a taxa respiratória, o carbono da biomassa microbiana e o quociente metabólico do solo. A umidade atual do solo foi determinada para posterior conversão dos dados obtidos para base solo seco.
Na avaliação da taxa respiratória, utilizou-se o método respirométrico de avaliação do C-CO2 evoluído do solo, no qual amostras de 100 g de solo úmido (60%
da capacidade de campo) e peneirado foram incubadas durante 28 dias em frascos hermeticamente fechados. O C-CO2 liberado do solo foi carreado por fluxo contínuo
de ar (isento de CO2) até outro frasco contendo 100 mL de solução de NaOH 0,25
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de 10 mL da solução de NaOH com solução de HCl 0,1 mol L-1, preenchendo-se novamente os frascos com 100 mL de solução de NaOH 0,25 mol L-1. No controle da qualidade do ar carreado, utilizou-se frasco sem solo, servindo como amostra “branco” em relação às demais. A temperatura da sala foi de 25 ± 2 °C.
Após 28 dias de incubação, o solo foi retirado dos frascos, tomando-se 20 g de cada frasco para determinação do carbono da biomassa microbiana (CBM). Utilizou-se o método descrito por Vance et al. (1987), modificado por Islam & Weil (1998), no qual as amostras foram tratadas com radiação de microondas por tempo previamente calculado (60 + 60 seg.) em vez da fumigação com clorofórmio. O CBM foi extraído das amostras (irradiadas e não irradiadas) de solo com 80 mL da solução de K2SO4 0,5 mol L-1; em seguida, as amostras foram submetidas à agitação
por 30 min, em mesa agitadora horizontal, permanecendo em repouso durante mais 30 minutos. Após o repouso, as amostras foram filtradas em filtros de papel Whatman n° 42. Em tubo digestor, tomaram-se 10 mL do filtrado, os quais foram adicionados os reagentes: 2 mL de solução de K2Cr2O7 0,0667 mol L-1, 5 mL de
H3PO4 concentrado e 10 mL de solução de H2SO4 0,2 mol L-1. Posteriormente, os
tubos foram aquecidos por 30 min a 100 °C, deixando-se esfriar em seguida. O volume foi completado para 100 mL em proveta calibrada. Transferiu-se a amostra para frascos erlenmeyers de 250 mL, adicionando-se o indicador difenilamina (cinco gotas), sendo titulado com solução 0,033 mol L-1 de (NH4)2Fe(SO4)2 até mudança da
cor azul-escura para verde. A partir dos valores obtidos da evolução do C-CO2 e
CBM, calculou-se o qCO2 (µg g-1 d-1 de C-CO2), dividindo-se a média diária do
C-CO2 evoluído do solo pelo CBM determinado no solo.
Para estimativa da taxa respiratória do solo, utilizou-se o coeficiente β1 das
equações polinomiais (Y= β0+ β1x) de primeiro grau ajustadas e testadas quanto à
identidade de modelos. O β1, denominado de coeficiente angular da equação
representa a inclinação da reta, sendo matematicamente descrito por: β1= ΔY/ΔX.
Neste trabalho, o coeficiente β1 é descrito por: β1= ΔC-CO2/Δd, representando a taxa
respiratória do solo, expressa em: µg g-1 d-1 de C-CO2.
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calculou-se o qCO2 (µg µg-1 d-1 de C-CO2), dividindo-se a média diária da taxa
respiratória pelo CBM determinado no solo, denominado de quociente metabólico. Nas análises estatísticas optou-se por um nível de significância de 5%. Os dados foram submetidos à análise de variância, e quando os efeitos foram significativos procedeu-se ao critério de agrupamento de médias Scott-Knott, para fatores qualitativos, e a análise de regressão, para os fatores quantitativos. A escolha do modelo foi baseada na sua significância e no coeficiente de determinação. Posteriormente, os modelos foram submetidos ao teste de identidade de modelos (Regazzi, 1993), ambos comparados, dois a dois, com o modelo testemunha (solo rizosférico sem aplicação de herbicidas).
4.4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
A evolução de C-CO2 dos solos em função dos tratamentos apresentou
resposta linear (valor-p < 0,05) ao longo do período de incubação (28 dias). Pelo teste de identidade de modelos, verificou-se que as menores taxas respiratórias (β1)
foram observadas em amostras do solo não-rizosféricos sem aplicação de herbicidas aos 15, 30, 45 e 60 dias após aplicação (DAA) dos tratamentos (Figura 1). Em solos não-rizosférico encontra-se menor quantidade de microrganismos em relação aos solos rizosféricos, pelo fato de não haver fornecimento de C e energia via exsudação radicular das plantas. Portanto, espera-se que a atividade metabólica nos solos não-rizosféricos seja menor (Sandmann & Loos, 2004).
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Solos tratados com ametryn, atrazine e glyphosate apresentaram maiores taxas respiratórias em relação ao controle, indicando a possível metabolização desses herbicidas pela biota do solo (Costa et al., 1997; Haney et al., 2000; Moreno, 2006).
Na Figura 2, verificou-se menor acúmulo de C-CO2 evoluído do solo
não-rizosférico, fato explicado pela menor quantidade de organismos presentes. Maiores quantidades de C-CO2 evoluído foram observadas em solos rizosféricos tratados com
ametryn, trifloxysulfuron-sodium e ametryn+trifloxysulfuron-sodium. Esses herbicidas provavelmente provocam desequilíbrio na comunidade microbiana, inibindo determinadas populações microbianas; conseqüentemente a BM utiliza essas células mortas como fonte de C e energia no seu metabolismo (Sakamoto & Obo, 1994). Desse modo, justifica-se, em parte, o aumento da produção de C-CO2.
Em solos tratados com 2,4-D, não houve diferença no acúmulo de C-CO2 em
relação à testemunha (Figura 2). Sandmann & Loos (2004) utilizaram o método NMP (Número Mais Provável) para determinar os valores de R:NR (solo rizosférico: solo não-rizosférico) de degradadores do 2,4-D na rizosfera de cana-de-açúcar. Esses autores encontraram valor de R:NR igual a 105 em solos rizosféricos de cana-de-açúcar. Diante disso, sugere-se que a maior concentração de degradadores do 2,4-D na rizosfera da cana-de-açúcar favorece a degradação e incorporação do C desse produto em células microbianas.
Os valores de BM do solo encontrados neste trabalho concordam com os obtidos por Santos et al. (2006) para solo cultivado com feijão e por Vivian et al. (2006) para solo cultivado com cana-de-açúcar; ambos os autores estimaram a biomassa microbiana pelo método utilizado neste trabalho. Todavia, estimativas de biomassa microbiana obtidas pelo mesmo método em solo cultivado com cana-de-açúcar foram, em média, o dobro das obtidas neste trabalho. Ressaltando-se que as amostras de solo foram coletadas em condições de campo em oito diferentes canaviais australianos e utilizado o método de Amato & Ladd (1998) para estimativas da BM do solo (Holt & Mayer, 1998).
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mesmo solo argiloso. Também, concluíram que o método de Vance et al. (1987), utilizado neste trabalho com algumas modificações, é adequado para boa comparação entre os solos e dados da literatura.
A aplicação de herbicidas pode alterar a BM do solo, porém essa apresenta resposta variável e depende do herbicida aplicado, tipo do solo, da espécie da planta e da microbiota e suas interações. A interação herbicida-solo-microrganismo é demonstrada em alguns trabalhos, onde, por exemplo, o atrazine não provocou alterações na BM de solo arenosos (Ghani et al., 1996) e, por outro lado, favoreceu o aumento da BM em solo argiloso e com alto teor de matéria orgânica, (Moreno, 2007), no entanto, em ambos os trabalhos não houve o cultivo de plantas.
A biomassa microbiana do solo não-rizosférico foi, em média, 45,78% inferior em relação ao solo rizosférico sem aplicação de herbicida aos 15, 30, 45 e 60 DAA (Tabela 1). O 2,4-D e o trifloxysulfuron-sodium não influenciaram a BM do solo. No entanto, Voos & Groffman (1997), avaliando os efeitos do 2,4-D no solo evidenciaram aumento na BM até os 20 DAA, com a estabilização dos 20 aos 80 DAA.
Evidenciou-se o efeito redutivo na BM em relação à testemunha, nas amostras de solos tratados com a mistura ametryn+trifloxysulfuron-sodium dos 15 aos 60 DAA (redução média de 23,60%) e com ametryn aos 15 DAA (redução média de 14,17%) (Tabela 2). Esse efeito redutivo devido à aplicação de ametryn, isolado ou em mistura, é contrastante pelo fato de este ser inibidor do fotossistema II e de a maioria dos microrganismos do solo não ser fotoautotrófica, ou seja, não apresentar capacidade de fixar CO2 atmosférico. Todavia, possíveis efeitos do ametryn sob
células microbianas são desconhecidos. Dessa forma, uma provável ação sinérgica dos herbicidas ou possivelmente a intoxicação dos microrganismos por alguns aditivos da formulação comercial pode ter contribuído na redução da BM do solo. Santos et al. (2006) avaliaram o efeito dos herbicidas fluazifop-ρ-butil e fomesafen, isolados e em mistura, nos atributos biológicos de qualidade do solo cultivados com feijão (Phaseolus vulgaris) em sistema de cultivo convencional e plantio direto. Em ambos os cultivos constataram-se maiores reduções na biomassa microbiana do solo tratado com a mistura de fluazifop-ρ-butil e fomesafen.
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taxa respiratória − ou de modo convergente − nesse caso, redução ou acréscimo de ambas. Essas condições mencionadas podem dificultar a interpretação correta dos efeitos de estresse sobre a biota do solo. Assim, para estimativas mais representativas desses efeitos, pode-se obter o qCO2, que relaciona a taxa respiratória com a
biomassa microbiana.
Os valores de qCO2 em solos não-rizosférico foram, de modo geral, 68,66%
maiores nas respectivas avaliações, demonstrando condições de estresse e a limitação de carbono e energia nos solos não-rizosféricos, não proporcionando, desse modo, o pleno crescimento e desenvolvimento dos microrganismos do solo (Sakamoto & Obo,1994).
Não se observaram diferenças nos valores de qCO2 das amostras de solos
rizosféricos tratadas com herbicidas em relação à testemunha aos 15 e 30 DAA. No entanto, aos 45 e 60 DAA verificou-se aumento do qCO2 em solos rizosféricos
tratados com ametryn, isolado e em mistura, sendo devido à redução média de 14,8% e 25,75% na BM do solo, respectivamente (Tabela 1).
Analisando o efeito do tempo após aplicação dos herbicidas, os dados de CBM ajustaram-se aos modelos polinomiais de primeiro ou segundo graus e apresentaram coeficientes de determinação acima de 85%, porém os coeficientes das equações não foram significativos. Assim, ao analisar o solo rizosférico sem herbicida, constatou-se que a BM foi estável ao longo do tempo. Esse fato a torna um bom indicador de qualidade do solo, ou seja, não houve variação da BM do solo com o desenvolvimento da cultura. Segundo Stenberg (1999), um dos critérios para seleção de indicadores de qualidade do solo é que estes sejam sensíveis a variações em longo prazo no manejo e no clima, mas resistentes a flutuações em curto prazo devidas as mudanças climáticas e o desenvolvimento da cultura. Para solos rizosféricos tratados com herbicidas, a não-significância dos coeficientes da equação evidencia que, uma vez afetada a BM do solo pela aplicação desses herbicidas não houve seu restabelecimento no período de 60 dias da aplicação, demonstrando a não-resiliência desse solo.
No entanto, para o qCO2, os dados não se ajustaram aos modelos polinomiais
de primeiro e segundo graus, sendo, submetidos à análise estatística descritiva (Figura 3). Nos tratamentos solo não-rizosférico e solo rizosférico sem herbicida, foi observada a tendência decrescente do qCO2 até os 30 DAA e, posteriormente, sua
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provavelmente pelo fato de este herbicida não estar mais afetando TR, em razão da sua degradação no solo. A dissipação do 2,4-D em solos de clima tropical é relativamente rápida, apresentando meia-vida de quatro semanas (Procópio et al., 2003). Para os herbicidas ametryn e trifloxysulfuron-sodium, isolados e em mistura, observou-se que o qCO2 alterou-se de forma distinta da de outros tratamentos,
apresentando tendência crescente até os 30 DAA, com redução aos 45 DAA e posterior aumentoaos 60 DAA.
De acordo com os resultados supracitados, conclui-se que os herbicidas
avaliados influenciam a taxa respiratória e, conseqüentemente, o C-CO2 acumulado
do solo. Ressalta-se que o ametryn foi o que mais estimulou a taxa respiratória do solo. Os herbicidas pouco afetaram a biomassa microbiana, com exceção da mistura ametryn+trifloxysulfuron-sodium afetando-a por todo o período de avaliação. Pela análise do qCO2, ressaltam-se condições estressantes para a microbiota do solo em
solos tratados com ametryn isolado e em mistura com trifloxysulfuron-sodium. De modo geral, o 2,4-D e trifloxysulfuron-sodium são os herbicidas menos prejudiciais à microbiota do solo conforme os parâmetros microbiológicos avaliados. Entretanto, esses podem afetar outros parâmetros menos genéricos como a diversidade e densidade populacional de microrganismos, atividade de fixação de N atmosférico e atividade enzimática do solo.
4.5. LITERATURA CITADA
ANDERSON, J.P.; DOMSCH, K.H. The metabolic quotient for CO2 (qCO2) as a
specific activity parameter to asses the effects of environmental conditions, such as pH, on the microbial biomass of forest soils. Soil Biology and Biochemistry, v.25, p. 393-395, 1993.
ANGERS, D.A. et al. Tillage-induced differences in organic matter of particle-size fractions and microbial biomass. Soil Science Society American Journal, v. 57, p. 512-516, 1993.
ANVISA. Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Disponível em: < http://www4.anvisa.gov.br/agrosia/asp/default.asp>. Acesso em: 01/03/2007.
COLEMAN, D.C.; BEZDICEK, D.F.; STEWART, B.A. (eds). Defining soil quality for a sustainable environment. SSSAJ, Madison, (Publication Number 35), 1994. p.3-22.
